socket

程序员文章站 2022-07-11 08:28:03

...

一，客户端、服务端架构

c/s架构

server端要：

1、力求一直提供服务

2、要绑定一个唯一的地址（IP和端口，IP确定唯一一台主机，端口确定主机上的唯一的软件），让客户端能明确找到

二 osi五层
数据链路层：以太网协议，进行数据分组，head部分包含mac地址，有了mac地址在子网内就可以以广播的方式通信

网络层：基于IP协议，arp协议

传输层：tcp、udp协议

三 socket层
socket

四 socket是什么
先从服务器端说起。服务器端先初始化Socket，然后与端口绑定(bind)，对端口进行监听(listen)，调用accept阻塞，等待客户端连接。在这时如果有个客户端初始化一个Socket，然后连接服务器(connect)，如果连接成功，这时客户端与服务器端的连接就建立了。客户端发送数据请求，服务器端接收请求并处理请求，然后把回应数据发送给客户端，客户端读取数据，最后关闭连接，一次交互结束

socket模块用法
import socket
socket.socket(socket_family,socket_type,protocal=0)
socket_family 可以是 AF_INET 或 AF_UNIX
socket_type 可以是 SOCK_STREAM 或 SOCK_DGRAM
protocol 一般不填,默认值为 0。

获取tcp/ip套接字
tcpSock = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)

获取udp/ip套接字
udpSock = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM)

由于 socket 模块中有太多的属性。我们在这里破例使用了’from module import *'语句。使用 ‘from socket import *’,
我们就把 socket 模块里的所有属性都带到我们的命名空间里了,这样能大幅减短我们的代码。
例如tcpSock = socket(AF_INET, SOCK_STREAM)

服务端套接字函数
s.bind() 绑定(主机,端口号)到套接字
s.listen() 开始TCP监听
s.accept() 被动接受TCP客户的连接,(阻塞式)等待连接的到来

客户端套接字函数
s.connect() 主动初始化TCP服务器连接
s.connect_ex() connect()函数的扩展版本,出错时返回出错码,而不是抛出异常

公共用途的套接字函数
s.recv() 接收TCP数据
s.send() 发送TCP数据(send在待发送数据量大于己端缓存区剩余空间时,数据丢失,不会发完)
s.sendall() 发送完整的TCP数据(本质就是循环调用send,sendall在待发送数据量大于己端缓存区剩余空间时,数据不丢失,循环调用send直到发完)
s.recvfrom() 接收UDP数据
s.sendto() 发送UDP数据
s.getpeername() 连接到当前套接字的远端的地址
s.getsockname() 当前套接字的地址
s.getsockopt() 返回指定套接字的参数
s.setsockopt() 设置指定套接字的参数
s.close() 关闭套接字

面向锁的套接字方法
s.setblocking() 设置套接字的阻塞与非阻塞模式
s.settimeout() 设置阻塞套接字操作的超时时间
s.gettimeout() 得到阻塞套接字操作的超时时间

面向文件的套接字的函数
s.fileno() 套接字的文件描述符
s.makefile() 创建一个与该套接字相关的文件

七基于TCP的套接字
tcp服务端

ss = socket() #创建服务器套接字
ss.bind() #把地址绑定到套接字
ss.listen() #监听链接
inf_loop: #服务器无限循环
cs = ss.accept() #接受客户端链接
comm_loop: #通讯循环
cs.recv()/cs.send() #对话(接收与发送)
cs.close() #关闭客户端套接字
ss.close() #关闭服务器套接字(可选)

tcp客户端
cs = socket() # 创建客户套接字
cs.connect() # 尝试连接服务器
comm_loop: # 通讯循环
cs.send()/cs.recv() # 对话(发送/接收)
cs.close() # 关闭客户套接字

socket通信流程与打电话流程类似，我们就以打电话为例来实现一个low版的套接字通信：

 #服务端
import socket
phone=socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM) 
#socket.AF_INET 基于网络的套接字，socket.SOCK_STREAM基于TCP协议的套接字　　买手机
phone.bind(('127.0.0.1',8080)) #绑定手机卡
phone.listen(5) #开机  
conn,addr=phone.accept() #等待电话链接，连接的对象和客户端地址
print('电话线路是',conn)
print('客户端的手机号是',addr)
data=conn.recv(1024) #收消息
conn.send(data.upper())
conn.close() #挂电话
phone.close() #手机关机

#客户端
import socket
phone=socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM)
phone.connect(('127.0.0.1',8080))
data=phone.recv(1024)
print(data) 
phone.close()

上述流程的问题是，服务端只能接受一次链接，然后就彻底关闭掉了，实际情况应该是，服务端不断接受链接，然后循环通信，通信完毕后只关闭链接，服务器能够继续接收下一次链接，下面是修改版：

#服务端
import socket
phone=socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM) #买手机
phone.setsockopt(socket.SOL_SOCKET,socket.SO_REUSEADDR,1) #在bind前加，重启释放地址
phone.bind(('127.0.0.1',8080)) #绑定手机卡
phone.listen(5) #开机，在缓存中可以缓存5个连接请求

print('starting....')
while True: #链接循环
    conn,addr=phone.accept() #等待电话链接
    print('电话线路是',conn)
    print('客户端的手机号是',addr)

    while True: #通信循环
        try: #应对windows系统
            data=conn.recv(1024) #收消息，最大一次接受1024个字节
            #if not data:break #linux系统中，客户端断了链接会date接收空，服务端陷入循环
            print('客户端发来的消息是',data)
            conn.send(data.upper())
        except Exception：#如果客户端断开，跳出通信循环:            
　　　　     break
    conn.close(）#关闭通信
phone.close()#关闭链接

#客户端
import socket
phone=socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM)
phone.connect(('127.0.0.1',8080))

while True: #通信循环
    msg=input('>>: ').strip()
    if not msg:continue
    phone.send(msg.encode('utf-8'))
    data=phone.recv(1024)
    print(data)
phone.close()

问题：
socket
这个是由于你的服务端仍然存在四次挥手的time_wait状态在占用地址（如果不懂，请深入研究1.tcp三次握手，四次挥手 2.syn洪水攻击 3.服务器高并发情况下会有大量的time_wait状态的优化方法）

解决办法1：
#加入一条socket配置，重用ip和端口

phone=socket(AF_INET,SOCK_STREAM)
phone.setsockopt(SOL_SOCKET,SO_REUSEADDR,1) #就是它，在bind前加
phone.bind((‘127.0.0.1’,8080))

解决办法2：
发现系统存在大量TIME_WAIT状态的连接，通过调整linux内核参数解决，
vi /etc/sysctl.conf

编辑文件，加入以下内容：
net.ipv4.tcp_syncookies = 1
net.ipv4.tcp_tw_reuse = 1
net.ipv4.tcp_tw_recycle = 1
net.ipv4.tcp_fin_timeout = 30

然后执行 /sbin/sysctl -p 让参数生效。

net.ipv4.tcp_syncookies = 1 表示开启SYN Cookies。当出现SYN等待队列溢出时，启用cookies来处理，可防范少量SYN攻击，默认为0，表示关闭；

net.ipv4.tcp_tw_reuse = 1 表示开启重用。允许将TIME-WAIT sockets重新用于新的TCP连接，默认为0，表示关闭；

net.ipv4.tcp_tw_recycle = 1 表示开启TCP连接中TIME-WAIT sockets的快速回收，默认为0，表示关闭。

net.ipv4.tcp_fin_timeout 修改系統默认的 TIMEOUT 时间

八基于UDP的套接字

udp服务端
ss = socket() #创建一个服务器的套接字
ss.bind() #绑定服务器套接字
inf_loop: #服务器无限循环
cs = ss.recvfrom()/ss.sendto() # 对话(接收与发送)
ss.close()

udp客户端
cs = socket() # 创建客户套接字
comm_loop: # 通讯循环
cs.sendto()/cs.recvfrom() # 对话(发送/接收)
cs.close() # 关闭客户套接字

udp套接字简单示例

服务端：
import socket

udpserver=socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_DGRAM)
udpserver.bind(('127.0.0.1',8080))
#udp中是没有listen（挂起链接），因为udp是无连接的，面向消息的，所以链接循坏也没有了

while True: #通讯循环
    data,client_addr=udpserver.recvfrom(1024)   #收到客户端的数据，IP地址和端口
    print('======>',data.decode('utf-8'))
    print(client_addr)
    # msg=input('>>: ')
    udpserver.sendto(data.upper(),client_addr)


客户端：
import socket

udpclient=socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_DGRAM)

server_ip_port=('127.0.0.1',8080)
while True:
    inp=input(">>: ")
    udpclient.sendto(inp.encode('utf-8'),server_ip_port)

    data,server_addr=udpclient.recvfrom(1024)    #接收服务端的发送的数据，服务端的IP地址和端口
    print(data.decode('utf-8'))

基于udp的socketserver

服务端
import socketserver

class FtpServer(socketserver.BaseRequestHandler):
    def handle(self):
        print(self.request[0])  #收到客户端的消息
        print(self.request[1])  #服务端的套接字对象
        self.request[1].sendto('嘎嘎嘎'.encode('utf-8'),self.client_address)   #向客户端发送消息

if __name__ == '__main__':
    obj=socketserver.ThreadingUDPServer(('127.0.0.1',8080),FtpServer)
    obj.serve_forever()


客户端
import socket

udpclient=socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_DGRAM)

server_ip_port=('127.0.0.1',8080)
while True:
    inp=input(">>: ")
    udpclient.sendto(inp.encode('utf-8'),server_ip_port)

    data,server_addr=udpclient.recvfrom(1024)
    print(data.decode('utf-8'))

qq聊天(由于udp无连接，所以可以同时多个客户端去跟服务端通信)

服务端
#_*_coding:utf-8_*_
__author__ = 'Linhaifeng'
import socket
ip_port=('127.0.0.1',8081)
udp_server_sock=socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_DGRAM) #买手机
udp_server_sock.bind(ip_port)

while True:
    qq_msg,addr=udp_server_sock.recvfrom(1024)
    print('来自[%s:%s]的一条消息:\033[1;44m%s\033[0m' %(addr[0],addr[1],qq_msg.decode('utf-8')))
    back_msg=input('回复消息: ').strip()

    udp_server_sock.sendto(back_msg.encode('utf-8'),addr)

九 recv与recvfrom的区别

tcp：send发消息，recv收消息
udp：sendto发消息，recvfrom收消息

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